(57)【要約】  ヒンジ（１）は、展開可能な構造体の２つの要素（４）間をつなぐ。ヒンジ（１）は、要素（４）に取り付けるための又はその一部をなす支持部材（２）を含む。ヒンジ（１）はまた、互いにかみ合う２つの歯車（８）を含み、各歯車（８）は、歯車（８）が平行な軸線を中心として回転する状態で、支持部材（２）に取り付けられる。ヒンジはまた、支持部材（２）に取り付けられ、支持部材（２）間に延びる、テープスプリング（１６）を含む。テープスプリング（１６）は、長手方向に伸展されたときに、歯車の軸線に平行な平面内に実質的に横たわる。テープスプリング（１６）は、ヒンジを折り畳まれた構成から伸展された構成へ作動させるように構成される。ヒンジ（１）はまた、歯車（８）及び／又は支持部材（２）に取り付けられた保持部材（１８）を含む。保持部材（１８）は、歯車の軸線間に延びる方向の歯車（８）の分離を制限するように構成される。【選択図】図１ａ
2019502601.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
展開可能な構造体の２つの要素間の取り付けのためのヒンジであって、
展開可能な構造体の要素にそれぞれ取り付けるための又はその一部をなす２つの支持部材と、
互いにかみ合う２つの歯車と、
前記各歯車は、前記支持部材の各々に取り付けられ、前記歯車は、平行な軸線を中心として互いに対して回転するように構成され、
前記支持部材に取り付けられ、前記支持部材の間に延びる、テープスプリングと、
前記テープスプリングは、前記歯車の軸線に垂直な方向に長手方向に伸展されたときに前記歯車の軸線に平行な平面内に実質的に横たわり、前記テープスプリングは、前記ヒンジを、前記テープスプリングが前記歯車の軸線に平行な方向に沿って屈曲される折り畳まれた構成から、前記テープスプリングが長手方向に伸展される伸展された構成へ作動させるように構成され、
前記歯車及び前記支持部材の一方又は両方に取り付けられ、前記歯車の軸線間に延びる方向の前記歯車の分離を制限するように構成される、保持部材と、
を備えるヒンジ。
【請求項２】
前記保持部材が、前記２つの歯車のそれぞれの心棒に取り付けられ、前記心棒間に延びる、請求項１に記載のヒンジ。
【請求項３】
前記保持部材が、前記歯車の軸線に垂直な平面から外れる方向の前記歯車の移動を制限するように構成される、請求項１又は請求項２に記載のヒンジ。
【請求項４】
前記保持部材が、前記歯車の軸線に垂直な平面を外れる方向の前記歯車の移動を１度未満に制限するように構成される、請求項３に記載のヒンジ。
【請求項５】
前記支持部材が、前記かみ合う歯車歯とは反対の前記歯車の側部に取り付けられる、前記請求項のいずれか一項に記載のヒンジ。
【請求項６】
前記支持部材のそれぞれが、長手方向に伸展され、前記展開可能な構造体のそれぞれの要素に取り付けるための一方の端と、前記歯車の各々に取り付けるための他方の端とを有する、前記請求項のいずれか一項に記載のヒンジ。
【請求項７】
前記各歯車上の歯車歯が円周の弧の周りに設けられ、前記弧が、８０から１４０度までの間、例えば９０から１３０度までの間、例えば１００度から１２０度までの間、例えばおよそ１１０度の角度を定める、前記請求項のいずれか一項に記載のヒンジ。
【請求項８】
互いにかみ合う２組の２つの歯車、及び、前記展開可能な構造体の要素にそれぞれ取り付けるための２組の２つの支持部材と、
前記各歯車は、前記支持部材の各々に取り付けられ、前記各組における歯車は、平行な軸線を中心として互いに対して回転するように構成され、
２つの保持部材と、
をさらに備え、前記各保持部材は、前記歯車及び／又は前記支持部材の組のうちの一方又は両方に取り付けられ、前記各保持部材は、前記それぞれの歯車の軸線間に延びる方向の前記それぞれの歯車の分離を制限するように構成される、
前記請求項のいずれか一項に記載のヒンジ。
【請求項９】
前記２つの保持部材間に延びるブレーシング部材をさらに備え、前記ブレーシング部材は、前記２組の歯車の互いに対する移動を制限するように構成される、請求項８に記載のヒンジ。
【請求項１０】
前記２組の歯車が、前記テープスプリングのどちらかの側部に配列される、請求項８又は請求項９に記載のヒンジ。
【請求項１１】
前記ヒンジが、前記ヒンジの伸展された構成において、前記テープスプリングがその十分に長手方向に伸展された構成へ伸展して前記テープスプリングがロックされることを可能にするように構成される、前記請求項のいずれか一項に記載のヒンジ。
【請求項１２】
２つ以上のテープスプリングをさらに備え、前記各テープスプリングは、前記支持部材に取り付けられ、前記支持部材間に延び、前記テープスプリングは、前記歯車の軸線に垂直な方向に長手方向に伸展されたときに前記歯車の軸線に平行な平面内に実質的に横たわり、前記テープスプリングは、前記ヒンジを、前記テープスプリングが前記歯車の軸線に平行な方向に沿って屈曲される折り畳まれた構成から、前記テープスプリングが長手方向に伸展される伸展された構成へ作動させるように構成される、前記請求項のいずれか一項に記載のヒンジ。
【請求項１３】
前記テープスプリングが、互いに平行であり、且つ、前記テープスプリングが実質的に横たわる平面に垂直な方向に互いから離間されるように配置される、請求項１２に記載のヒンジ。
【請求項１４】
前記ヒンジをその折り畳まれた構成に保持するための、及び、前記テープスプリングが前記ヒンジをその伸展された構成へ作動させるように前記ヒンジを解放するように構成される、解放機構をさらに備える、前記請求項のいずれか一項に記載のヒンジ。
【請求項１５】
前記ヒンジが所定の開角度よりも大きく開くことを防ぐように構成された開き止まり部をさらに備える、前記請求項のいずれか一項に記載のヒンジ。
【請求項１６】
前記開き止まり部が、前記テープスプリングがロックすることを可能にするが、前記テープがロックする開角度を実質的にさらに超えて前記ヒンジが開くことを防ぐように構成される、請求項１５に記載のヒンジ。
【請求項１７】
前記ヒンジが所定の閉角度未満で一緒に保持されることを防ぐように構成された閉じ止まり部をさらに備える、前記請求項のいずれか一項に記載のヒンジ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ヒンジ、特に、テープスプリングにより作動される歯車付きのヒンジに関する。
【背景技術】
【０００２】
アンテナ、ソーラーパネル、ソーラーセイルなどの展開可能な構造体は、構造体を展開するために協調した様態で動くように構成されるいくつかの連結される要素から構築される。このことは、展開可能な構造体が、打ち上げ時に折り畳まれており、その後展開されるので、このような展開可能な構造体が、宇宙へ打ち上げられるより大きい構造体、例えば衛星又は他の例えば有人宇宙機の一部として用いられることを可能にする。
【０００３】
展開可能な構造体の連結される要素は、構造体を展開するべく、すなわち、ヒンジで接合された構造体の２つの要素をヒンジの軸線を中心として互いに対して回転させるべく作動される、ヒンジで接合される場合がある。テープスプリングは、このようなヒンジのための、単純な、信頼できる、低重量の作動機構を提供することができる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の目的は、テープスプリングを組み込んでいる改良されたヒンジを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
第１の態様から見たときに、本発明は、展開可能な構造体の２つの要素間の取り付けのためのヒンジであって、
展開可能な構造体の要素にそれぞれ取り付けるための又はその一部をなす２つの支持部材と、
互いにかみ合う２つの歯車と、
各歯車は、支持部材の各々に取り付けられ、歯車は、平行な軸線を中心として互いに対して回転するように構成され、
支持部材に取り付けられ、支持部材間に延びる、テープスプリングと、
テープスプリングは、歯車の軸線に垂直な方向に長手方向に伸展されたときに歯車の軸線に平行な平面内に実質的に横たわり、テープスプリングは、ヒンジを、テープスプリングが歯車の軸線に平行な方向に沿って屈曲される折り畳まれた構成から、テープスプリングが長手方向に伸展される伸展された構成へ作動させるように構成され、
歯車及び支持部材の一方又は両方に取り付けられ、歯車の軸線間に延びる方向の歯車の分離を制限するように構成される、保持部材と、
を備えるヒンジを提供する。
【０００６】
したがって、本発明は、展開可能な構造体の２つの要素を、２つの歯車及び２つの支持部材を介して、これらの連結される要素が互いに対して回転できるように接続することができる、ヒンジを提供する。互いにかみ合う歯車は、各歯車がそれぞれの平行な軸線を中心として互いに対して回転する（したがって、歯車が、歯車の軸線に垂直な、１つの平面又は２つの平行平面内で実質的に回転する）状態で、２つの支持部材の互いに対する回転を可能にする。
【０００７】
ヒンジの運動は、２つの支持部材間に接続されるテープスプリングによりもたらされる。テープスプリングは、伸展される（すなわち、直線状の）ときに、歯車の軸線に平行な平面内に実質的に横たわる。（テープスプリングは、この構成でのその湾曲した断面により、この平面内に完全には横たわらないが、テープスプリングの中心の接線は、この平面に平行である。）
【０００８】
ヒンジの折り畳まれた構成では、テープスプリングは、例えば、テープスプリングの長手方向の中間点で、歯車の軸線に平行な方向に沿って屈曲される。この構成では、テープスプリングは、解放されたときにテープスプリングをその長手方向に伸展された構成へ広げるように作用する、或る量の蓄えられた歪みエネルギーを有する。このテープスプリングが広がることは、テープスプリングが取り付けられている支持部材にヒンジの歯車が接続されていることにより歯車を回転させ、したがって、ヒンジをその折り畳まれた構成からその伸展された構成へ作動させるように作用する。したがって、支持部材が展開可能な構造体のそれぞれの要素に接続される又はその一部をなすときに、ヒンジの作動が、展開可能な構造体を展開する一助となるべくこれらの連結される要素を互いに対して回転させる。
【０００９】
ヒンジはまた、歯車及び／又は支持部材に取り付けられる保持部材を含む。保持部材は、歯車の軸線間に延びる（したがって、歯車の軸線に垂直な）方向の歯車（したがって、ヒンジ）の分離を制限するように作用する。
【００１０】
したがって、ヒンジは、テープスプリングを収容することができ、テープスプリングが支持部材間に接続されていることに起因して自己作動する設計を有することが理解されるであろう。テープスプリングは、例えばモータと配線を備える場合がある他の作動デバイスに比べて、単純で、信頼性があり、比較的低い重量を有し、したがって、テープスプリングは、展開可能な構造体で、特に宇宙で用いるのに都合がよい。テープスプリングはまた、それらの展開のほとんどの間の、低速のスムーズな展開をもたらす一助となる低いトルクと、望まれるならばテープスプリングをその十分に伸展された構成にロックする一助となるそれらの展開の終了時のより高いトルクとを有するトルクプロファイルを呈する。これは、他のタイプの蓄積エネルギーデバイス、例えば、つる巻ばねとは異なっており、より有利である。さらに、テープスプリングを折り畳む様態は、例えば回転軸に沿ったピンを含む従来のヒンジとは一致しない。
【００１１】
ヒンジはまた、歯車の分離（２つの歯車の軸線間に延びる方向の）を抑える保持部材を含み、すなわち、保持部材は、２つの歯車の軸線間の一定の距離を維持する、したがって、２つの歯車をかみ合った状態に保つように構成される。この歯車の移動の制限は、ヒンジの剛性（特に、ヒンジの長手方向の剛性）を増加させ、したがって、大きい力に耐えることができる剛性のヒンジを提供する一助となる。
【００１２】
ヒンジの増加した剛性は、テープスプリングによるその伸展された構成へのその作動の正確さ及び予測可能性を高めるばかりでなく、十分に展開されたときの剛性を増加させる。これは、低重力環境（例えば、宇宙）で動作する展開可能な構造体には特に重要であり、展開中のその運動は予測できない場合があり、平面から外れるいくらかの動きを含むばかりでなく、十分に展開されたときに低い剛性を有するテープスプリングを含む従来のヒンジとは対照的である。
【００１３】
ヒンジにおける歯車の使用はまた、互いにかみ合う歯車歯の摩擦に起因して、例えばホイールの使用に比べて、ヒンジの２つの側部が展開中に互いに接して滑動することを減少させる一助となり、したがって、ヒンジの展開の正確さ及び予測可能性を支援する。
【００１４】
２つの支持部材は、展開可能な構造体の要素に取り付けるための又はその一部をなす及び歯車のうちの１つに取り付けるための任意の適切な所望の形状であってよい。展開可能な構造体の要素（多くの異なるタイプの構成部品のうちの１つを含む場合がある）に取り付けるために、支持部材の形状は、好ましくは、それらが取り付けられるべき特定のタイプの構成部品用に設計され、したがって、展開可能な構造体のそれぞれの要素への取り付けを可能にする支持部材の多くの異なる設計が想像される。代替的に、支持部材は、例えば、展開可能な構造体の要素の一体の部品をなす。これは、展開可能な構造体の剛性を増加させる一助となり得る。
【００１５】
歯車に取り付けるために、支持部材は、好ましくは、かみ合う歯車歯とは反対の歯車の側部に取り付けられる。後述するように、好ましくは、歯車歯は、それぞれの支持部材が取り付けられる歯車の側部の周りには延びない。
【００１６】
一実施形態では、支持部材のそれぞれは、長手方向に伸展され、展開可能な構造体のそれぞれの要素に取り付けるための又はその一部をなす一方の端と、歯車の各々に取り付けるための他方の端とを有する、例えば、支柱である。
【００１７】
支持部材は、歯車とは別に作製され、これに任意の適切な所望の様態で付着されてよい。しかしながら、一実施形態では、各支持部材と対応する歯車は、一体に形成される（例えば、同じ１個の材料から形成される）、例えば成形又は３Ｄプリントされている、例えばプラスチックから作製される。これは、ヒンジの剛性を増加させる一助となる。
【００１８】
支持部材は、例えばヒンジのサイズ又は用途に応じて、任意の適切な所望の材料から作製されてよい。好ましくは、支持部材は、例えば、成形、３Ｄプリント、又は機械加工される、金属（例えば、アルミニウム、（ステンレス）スチール、青銅、又はチタン）、（サーモ）プラスチック、及び複合材（例えば、繊維強化プラスチック）のうちの１つ又は複数を含む。
【００１９】
２つの歯車は、任意の適切な所望のタイプの歯車を含んでよい。一実施形態では、２つの歯車は平歯車を含む。平歯車の歯（歯車の軸線に平行な方向に延びる）は、ヒンジの剪断剛性を増加させる一助となる。別の実施形態では、２つの歯車は、はすば歯車を含む。はすば歯車は、例えば平歯車に比べて、歯車のバックラッシを減少させ、且つヒンジの剛性を増加させることが見出されており、この場合、歯車歯が歯車の軸線に対して或る角度をなして延びることに起因して、複数の方向の増加した剛性を有する。
【００２０】
歯車歯は、ヒンジが回転する角度は概して限られている、例えば１８０度以下であることに起因して、歯車の全周に延びていなくてもよい（しかし、より大きい回転角度を有するヒンジも考えられる）。好ましくは、各歯車上の歯車歯は、例えば、それぞれの支持部材がつながる場所とは反対の各歯車の側部上の、円周の弧の周りに設けられ、弧は、８０から１４０度までの間、例えば９０から１３０度までの間、例えば１００度から１２０度までの間、例えばおよそ１１０度の角度を定める。
【００２１】
歯を円周の弧の周りにのみ設けることも、前述のようにその接続が歯車歯とは反対の歯車の側部上で都合よく提供され得るので、歯車をそれぞれの支持部材に取り付けることの一助となる。
【００２２】
前述しているように、かみ合う歯車歯の摩擦（テープスプリングのばね力に対抗して作用する）が、ヒンジの展開を制動する（これはいくつかの実施形態では有利に利用される場合がある）。したがって、一実施形態では、各歯車は、歯車支持体と、歯車支持体の円周の少なくとも一部の周りに配置される一組の歯車歯を備え、歯車歯と歯車支持体は、別個の部品から形成され、歯車を形成するために一緒に取り付けられる。このことは、歯車歯に用いられる材料が、その例えば摩擦特性に関して選択され、歯車支持体に用いられる材料が、その構造的特性（例えば剛性）に関して選択されることを可能にする。好ましくは、歯車歯は、サーモプラスチック、例えば、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）又はアセタール樹脂（例えば、デルリン（ＲＴＭ））を含む。好ましくは、歯車は、歯車支持体を介してそれぞれの支持部材に取り付けられる。
【００２３】
別の実施形態では、歯車（例えば、歯車歯と歯車支持体）は、例えば単一の材料から一体に形成される。これは、歯車の剛性を増加させる一助となり得る、及び、より簡単な製造プロセスを与え得る。
【００２４】
歯車は、任意の適切な所望の材料から作製されてよい。一実施形態では、歯車は、例えば、成形、３Ｄプリント、又は機械加工される、金属（例えば、アルミニウム、（ステンレス）スチール、青銅、又はチタン）、（サーモ）プラスチック、及び複合材（例えば、繊維強化プラスチック）のうちの１つ又は複数を含む。
【００２５】
好ましくは、歯車（互いに対して回転するとき）は、一定の中心距離、すなわち、各歯車がそれを中心として回転する軸線間の一定の距離を維持する。したがって、好ましくは、歯車は、円形である（又は少なくとも円の弧をなす）。好ましくは、２つの歯車は、互いに同じサイズ（すなわち曲率半径）であり、したがって、歯車比１を有する。
【００２６】
歯車の深さ（すなわち、歯車の軸線に平行な方向の寸法）は、例えば歯車の軸線に垂直な方向の寸法（例えば、歯車の半径）に比べて、任意の適切な所望の寸法であってよい。一実施形態では、歯車は、例えば、歯車の深さが歯車の半径よりも小さいように、ディスク形に形状設定される（又は少なくともディスクの断片を形成する）。このディスク（又は平面的）形状は、その剛性を維持しながらヒンジの重量を減少させる一助となる。
【００２７】
２つの歯車は、任意の適切な所望の様態でヒンジ内に配置されてよい。好ましくは、歯車が回転する平面は、歯車に最も近いテープスプリングの横縁からオフセットされる。これは、テープスプリングが折り畳まれるときと伸展されるときとの両方での、テープスプリングからの歯車のクリアランスを提供する。
【００２８】
ヒンジは、２つのみの歯車を備えてよいが、一実施形態では、ヒンジは、例えば互いにかみ合う２組の２つの歯車を備え、各歯車は支持部材の各々に取り付けられ、各組における歯車は、平行な軸線を中心として互いに対して回転するように構成される。理解されるように、これは、ヒンジの剛性をさらに増加させる一助となる。好ましくは、２組の歯車が回転するそれぞれの平面は、互いに平行であるが、互いから（及び好ましくは前述したようにテープスプリングからも）オフセットされている。したがって、好ましくは、２組の歯車は、テープスプリングのどちらかの側部に、すなわち、テープスプリングが２組の歯車の間にある状態で配置される。好ましくは、歯車の一方の組の２つの軸は、歯車の他方の組の２つの軸と同軸である。
【００２９】
２組の歯車を備える実施形態では、好ましくは、ヒンジは２つの保持部材を備え、各保持部材は、歯車及び／又は支持部材の組のうちの一方又は両方に取り付けられ、各保持部材は、それぞれの歯車の軸線間に延びる方向のそれぞれの歯車の分離を制限するように構成される。ヒンジはまた、好ましくは、展開可能な構造体の要素にそれぞれ取り付けるための又はその一部をなす２組の２つの支持部材を備える。この実施形態では、各組（すなわち、ヒンジの同じ側部上）からの１つの支持部材は、展開可能な構造体のそれぞれの要素に別々に取り付けることもできるが、好ましくは、ヒンジの各側部上の支持部材は、共通のマウンティング部材を介して、展開可能な構造体のそれぞれの要素に取り付けられる又はその一部をなす。好ましくは、マウンティング部材とそれぞれの支持部材（すなわち、ヒンジの同じ側部上）は、一体に形成される。
【００３０】
２組の歯車を備える実施形態では、歯車の各組は、前述の随意的な特徴のうちの１つ又は複数を備えてよい（これは歯車の各組毎に異なっていてもよい）。しかしながら、好ましくは、２組の歯車は、例えば、好ましくは互いの鏡像であること以外は、実質的に同一である。
【００３１】
テープスプリングは、湾曲した断面（テープスプリングの長手伸展方向に垂直な平面内）を有する概して直線形の薄い弾性材料ストリップである。テープスプリングの伸展された構成における湾曲した断面は、テープスプリングがテープスプリングの長手伸展方向に垂直な方向に、横方向に屈曲される又は折り畳まれるときに、蓄えられた歪みエネルギーを有する、横断方向の湾曲のない局所弾性変形領域が形成されるという効果を有する。この蓄えられた歪みエネルギーは、テープスプリング（したがって、ヒンジ）をその伸展された構成の方へ展開するべく展開中に解放される。
【００３２】
一実施形態では、ヒンジは、ヒンジの伸展された構成において、テープスプリングがその十分に長手方向に伸展された構成へ伸展することを可能にするように構成される。これは、任意の適切な所望の様態で、例えば、後述するように、ヒンジをテープスプリングが十分に伸展することを可能にするのに十分なだけ開くことができるように、止まり部を設けること又はその欠如を通じて達成されてよい。この十分に伸展された（直線状の）構成において、好ましくは、テープスプリングは、テープスプリングが直接作用を受けることなくロックするように、すなわち、折り畳むことができないように構成される。
【００３３】
テープスプリングは、どのタイプのテープスプリングとすることもでき、したがって、例えば、テープスプリングの所望の剛性、重量、及びトルク特性に応じて選択された、任意の適切な所望の材料を含むこともできる。例えば、テープスプリングは、金属、例えばベリリウム銅で作製することもできる。別の実施形態では、テープスプリングは、複合材、例えば繊維強化ポリマー、例えば炭素繊維強化ポリマーで作製することもできる。
【００３４】
ヒンジは、単一のテープスプリングを備えてよいが、好ましくは、ヒンジは２つ以上のテープスプリングを備え、各テープスプリングは、支持部材に取り付けられ、支持部材間に延び、テープスプリングは、歯車の軸線に垂直な方向に長手方向に伸展されたときに歯車の軸線に平行な平面内に実質的に横たわり、テープスプリングは、ヒンジを、テープスプリングが歯車の軸線に平行な方向に沿って屈曲される折り畳まれた構成から、テープスプリングが長手方向に伸展される伸展された構成へ作動させるように構成される。２つのテープスプリングを設けることは、ヒンジの展開に利用可能なトルクを増加させ、ヒンジの剛性及びロック（ロックするように構成される実施形態において）を向上させる。
【００３５】
（ヒンジが、例えば対をなして配置される複数のテープスプリング（例えば、２つよりもさらに多い、最高で２０などの）を備える実施形態も想像される。このような実施形態は、横方向に伸展されるヒンジに関する、テープスプリングが平行に配置される、したがって、大きいトルクを発生させる、例えば最高３ｍの幅を有する場合がある、例えば（ソーラー）パネルへの取り付けに関するものであり得る。）
【００３６】
２つのテープスプリングは、任意の適切な所望の様態でヒンジ内に配置されてよい。好ましくは、テープスプリングは、互いに平行であり（すなわち、テープスプリングが実質的に横たわる平面が平行であるように）、且つ、テープスプリングが実質的に横たわる平面に垂直な方向に互いから離間されるように配置される。テープスプリングは、それらの湾曲が同じ方向である、すなわち、それらの凹形の側部が同じ方向に面しているように配置されてよいが、好ましくは、テープスプリングは、それらの湾曲が反対方向であるように、好ましくは凹形の側部が対向しているように配置される。この後者の配置は、特に、ヒンジの剛性及びロック（ロックするように構成される実施形態において）を増加させることが見出されている。
【００３７】
ヒンジが２つのテープスプリングを備える実施形態では、２つのテープスプリングは、別々に作製し、それぞれ支持部材に取り付けることもできる。しかしながら、一実施形態（例えば、テープスプリングが、それらの凹形の側部が対向しているようにヒンジ内に配置される）では、テープスプリングは、一端で又は好ましくは両端で互いに取り付けられる。これは、テープスプリングが複合材料から作製されるときに特に都合がよいことが見出されている。
【００３８】
テープスプリングが互いに取り付けられる実施形態では、好ましくは、２つのテープスプリングは、一体に形成される。テープスプリングが各端で他方に取り付けられる様態は、任意の適切な所望の様態であってよい。一実施形態（例えばテープスプリングが一体に形成される）では、テープスプリングは、各テープスプリングがそこから延びる、円筒形の端を（一端又は両端に）備える。好ましくは、各テープスプリングの湾曲（伸展されるときの）は、円筒形の端の湾曲に等しい（例えば、テープスプリングは、シリンダから形成され、シリンダの相対する側部上に長手方向に延長されたスリットを有する）。これは、ヒンジに用いるためのテープスプリング間の都合のよい間隔と、テープスプリング（単数又は複数）を支持部材（単数又は複数）上に設置するのに都合よく用いることができるシリンダ（例えば各端に）を提供する一助となる。
【００３９】
好ましくは、ヒンジは、ヒンジ（及びテープスプリング）をその折り畳まれた構成に（すなわち、屈曲したテープスプリングによって及ぼされる力に対抗するべく展開前に）保持するための、及び、テープスプリングがヒンジをその伸展された構成へ作動させるようにヒンジを解放するように構成される、解放機構を備える。代替的に、解放機構は、ヒンジの一部をなしていなくてもよいが、代わりに、展開可能な構造体の要素に取り付けられる。解放機構は、この機能を果たすべく任意の適切な所望の機構、例えばラッチ、留め金、又はクランプを備えてよい。
【００４０】
保持部材は、歯車及び支持部材の一方又は両方への取り付けのための、及び歯車の軸線間に延びる方向の歯車の分離を制限するための任意の適切な所望の設計を備えてよく、歯車及び支持部材の一方又は両方に任意の適切な所望の様態で取り付けてよい。
【００４１】
好ましい実施形態では、保持部材は、歯車の軸線に垂直な平面から外れる方向の、すなわち、歯車が（例えば好ましくは）自由に動くことができる歯車の平面回転以外のどのような方向の（例えば軸方向の）歯車の移動も制限するように構成される。
【００４２】
この保持部材による、しかし一部には歯車のかみ合い（歯車歯が歯車の平面から外れる移動を減少させることに起因する）にもよる、歯車の（したがって、ヒンジの）運動の、実質的に１の自由度（実質的に歯車の軸線に垂直な平面（又は平行平面）内の歯車のそれぞれの軸線を中心とした歯車の回転）への制限は、ヒンジの面外剛性（例えば、ヒンジの剪断及びねじり剛性）を増加させ、したがって、大きい面外の力に耐えることができる剛性のヒンジを提供する一助となる。これは、増加した剛性に加えて、保持部材が歯車の分離を制限することによって提供する。
【００４３】
ヒンジの増加した剛性は、テープスプリングによるその伸展された構成へのその作動の正確さ及び予測可能性を高めるばかりでなく、十分に展開されたときの面外剛性を増加させる。これは、低重力環境（例えば、宇宙）で動作する展開可能な構造体には特に重要であり、展開中のその運動は予測できない場合があり、平面から外れるいくらかの動きを含むばかりでなく、十分に展開されたときに低い剛性を有するテープスプリングを含む従来のヒンジとは対照的である。
【００４４】
好ましくは、保持部材は、歯車の軸線に垂直な平面から外れる方向の（例えば、歯車の軸線に垂直な平面を外れるあらゆる方向の）歯車の移動を１度未満に制限するように構成される。
【００４５】
好ましくは、保持部材は、２つの歯車のそれぞれの心棒に取り付けられ、心棒間に延びる。この配置では、歯車は、それらのそれぞれの心棒（それぞれの歯車の軸線の方向に沿って同軸に延びる）を中心として回転することができ、保持部材は、歯車の心棒の軸外移動を制限することにより歯車の平面から外れる移動を制限する。この配置はまた、２つの歯車の軸線間の一定の距離を維持する一助となる。歯車は、それらのそれぞれの軸線を中心として任意の適切な所望の様態で、例えば、滑り軸受（より小さいヒンジに適する）又は転動要素（例えば、ボール）軸受（より大きいヒンジに適する）を介して、回転してよい。各歯車が軸受内で回転する心棒を備える実施形態では、軸受は、歯車に又は保持部材に形成されてよい。
【００４６】
一実施形態では、保持部材は、例えば、歯車が回転する平面に平行な隣接する平面内に実質的に横たわるプレートを備える。平面的な保持部材は、例えば、物体（ケーブルなどの）が歯車に巻き込まれることを防ぐため、土の侵入を防ぐためなどのために、歯車を覆う一助となる。平面的な保持部材はまた、後述するようにさらなる構造上の特徴が保持部材上に取り付けられる又は形成されることを可能にする。
【００４７】
別の実施形態では、保持部材は、例えば、歯車のそれぞれの心棒に取り付けられ、心棒間に延びる、支柱を備える。
【００４８】
好ましくは、保持部材は、テープスプリングとは反対の歯車の側部上、例えばヒンジの外面上に横たわるが、これは必須ではなく、他の配置が考えられる。したがって、ヒンジが２組の歯車及び２つの保持部材を備える実施形態では、２組の歯車は、テープスプリング（単数又は複数）のどちらかの側部に配置され、好ましくは、２つの保持部材は、ヒンジの外面上（反対の側部上）に配置される。
【００４９】
前述のように２組の歯車及び２つの保持部材を備える実施形態では、好ましくは、ヒンジは、２つの保持部材間に延びるブレーシング部材を備え、ブレーシング部材は、例えば歯車の軸線に平行な方向の２組の歯車の互いに対する移動を制限するように構成される。したがって、ブレーシング部材は、２つの保持部材間の、好ましくはまた２組の歯車間の距離を維持するように作用し、したがって、ヒンジの面外剛性を増加させる一助となる。
【００５０】
ブレーシング部材は、保持部材に任意の適切な所望の様態で（例えばテープスプリングの邪魔をしないように）形成され、取り付けられてよい。例えば、ブレーシング部材は、２つの保持部材間に嵌る別個の部品であってよく、ブレーシング部材は、２つの保持部材と一体に形成されてよく、又はブレーシング部材の少なくとも一部は、保持部材のうちの一方又は両方と一体に形成されてよい。
【００５１】
保持部材は、任意の適切な所望の材料、例えば、歯車及び／又は支持部材と同じ材料から作製されてよい。一実施形態では、保持部材は、例えば、成形、３Ｄプリント、又は機械加工される、金属（例えば、アルミニウム、（ステンレス）スチール、青銅、又はチタン）、（サーモ）プラスチック、及び複合材（例えば、繊維強化プラスチック）のうちの１つ又は複数を含む。
【００５２】
ヒンジ（及びその構成部品）は、例えば、ヒンジが接続及び展開している展開可能な構造体の要素の要件に必要とされる場合の任意の適切な所望のサイズであってよい。一実施形態では、テープスプリングは、長手方向に伸展されたときに、０．０１ｍから２ｍまでの間の長さ、例えば０．０５ｍから１ｍまでの間の長さ、例えば０．１ｍから０．５ｍまでの間の長さ、例えば０．２５ｍの長さから０．４ｍの長さまでの間の長さである。
【００５３】
実施形態の組において、ヒンジは、ヒンジが所定の開角度（ヒンジを展開する際のテープスプリングの２つの端間の角度）よりも大きく開くことを防ぐように構成された止まり部を備える。止まり部を設けることは、展開されるときのヒンジの移行の終点を、例えばその意図された開角度を超えないように制御する一助となる。これは、展開可能な構造体の要素の正確な展開をさらに助ける。
【００５４】
開き止まり部は、ヒンジ上に任意の適切な所望の様態で設けられてよく、例えば、ヒンジの任意の適切な所望の構成部品の一部をなす又はこれに取り付けられる。一実施形態では、保持部材が止まり部を備える。これは、保持部材がプレートを備える実施形態では特に都合がよい。この実施形態では、好ましくは、止まり部は、保持部材から歯車の軸線に平行な方向に突き出る、突き出る部材を備え、突き出る部材は、ヒンジが所定の開角度よりも大きく開くことを防ぐべくそれぞれの歯車及び／又は支持部材と係合するように構成される。好ましくは、止まり部は、保持部材から歯車の軸線に平行な方向に突き出る、２つの突き出る部材を備え、突き出る部材は、ヒンジが所定の開角度よりも大きく開くことを防ぐべくそれぞれの歯車及び／又は支持部材と係合するように構成される。
【００５５】
別の実施形態では、歯車のうちの１つ又は複数が、開き止まり部を備える。この実施形態では、好ましくは、止まり部は、歯車のうちの１つ又は複数から歯車の軸線に垂直な方向に突き出る、突き出る部材を備え、突き出る部材は、ヒンジが所定の開角度よりも大きく開くことを防ぐべく２つの歯車のうちの他方又はそこから突き出る突き出る部材と係合するように構成される。好ましくは、２つの歯車のそれぞれ（互いにかみ合う）は、突き出る部材を備える開き止まり部を有し、これらの突き出る部材は、所定の開角度で互いに当接する。
【００５６】
所定の開角度は、例えば、ヒンジの設計及び意図された使用に応じて、任意の適切な所望の角度であってよい。好ましい実施形態では、所定の開角度は、１８０度以下、例えば、およそ１８０度である。これは、ヒンジが展開されることが望まれる角度よりも大きくヒンジが開くことを防ぐ。テープスプリングのロックが防止される実施形態では、好ましくは、止まり部は、所定の開角度が１８０度未満であるように、例えば開き止まり部がテープスプリングのロックを防ぐように構成される。テープスプリングがロックする実施形態では、好ましくは、止まり部は、テープスプリングがロックすることを可能にするが、テープがロックする開角度を実質的にさらに超えてヒンジが開くことを防ぐように構成される。通常、この開角度（テープスプリングがロックする）は、およそ１８０度であろう。（テープスプリングは、一般に、およそ１８０度の開角度でロックするように構成されることになるが、支持部材（したがって、ヒンジの他の２つの側部）は、この構成において互いに異なる角度をなしてよいことに留意されたい。）
【００５７】
加えて又は代替的に、実施形態の組において、ヒンジは、ヒンジが所定の閉角度（ヒンジを展開する前のテープスプリングの２つの端間の角度）未満で一緒に保持されることを防ぐように構成された止まり部を備える。止まり部を設けることは、例えば解放機構により展開される前にヒンジが保持される最小角度を制御する一助となる。好ましくは、所定の閉角度は５度未満である。
【００５８】
閉じ止まり部は、ヒンジ上に任意の適切な所望の様態で設けられてよく、例えば、ヒンジの任意の適切な所望の構成部品の一部をなす又はこれに取り付けられる。一実施形態では、保持部材が止まり部を備える。これは、保持部材がプレートを備える実施形態では特に都合がよい。この実施形態では、好ましくは、止まり部は、保持部材から歯車の軸線に平行な方向に突き出る、突き出る部材を備え、突き出る部材は、ヒンジが所定の開角度よりも大きく開くことを防ぐべくそれぞれの歯車及び／又は支持部材と係合するように構成される。ヒンジが２組の歯車及び２つの保持部材を備える実施形態では、ブレーシング部材は、前述のように２つの保持部材間に延び、好ましくは、ブレーシング部材は止まり部を備える。
【００５９】
別の実施形態では、歯車のうちの１つ又は複数が、閉じ止まり部を備える。この実施形態では、好ましくは、止まり部は、歯車のうちの１つ又は複数から歯車の軸線に垂直な方向に突き出る、突き出る部材を備え、突き出る部材は、ヒンジが所定の閉角度未満で一緒に保持されることを防ぐべく２つの歯車のうちの他方又はそこから突き出る突き出る部材と係合するように構成される。好ましくは、２つの歯車のそれぞれ（互いにかみ合う）は、突き出る部材を備える閉じ止まり部を有し、これらの突き出る部材は、所定の開角度で互いに当接する。
【００６０】
さらなる実施形態では、支持部材のうちの１つ又は複数が、閉じ止まり部を備える。この実施形態では、好ましくは、止まり部は、支持部材のうちの１つ又は複数から歯車の軸線に垂直な方向に突き出る、突き出る部材を備え、突き出る部材は、ヒンジが所定の閉角度未満で一緒に保持されることを防ぐべく２つの支持部材のうちの他方又はそこから突き出る突き出る部材と係合するように構成される。好ましくは、２つの支持部材のそれぞれは、突き出る部材を備える閉じ止まり部を有し、これらの突き出る部材は、所定の開角度で互いに当接する。
【００６１】
一実施形態では、止まり部は、止まり部が作用する、例えば、それぞれの歯車及び／又は支持部材と係合するときに、ヒンジの運動を制動するように構成された制動機構を備える。制動機構は、ヒンジが最大開角度に達し、止まり部が係合するときに発生する場合があるどのような衝撃も低減させる一助となり、したがって、ヒンジ及び展開可能な構造体の関連する要素を通じたどのような衝撃波の伝搬も最小にするので、ヒンジが所定の開角度よりも大きく開くことを防ぐべく止まり部が設けられる実施形態ではこれは特に都合がよい。
【００６２】
一実施形態では、止まり部（閉じ止まり部及び開き止まり部のうちの一方又は両方、しかし好ましくは、開き止まり部）は、電気端子を備え、止まり部が係合するときに電気接続がなされる。これは、展開可能な構造体の要素に取り付けられる構成部品に電力及び／又は電気信号が提供され得るように、ヒンジを通じて、例えば展開可能な構造体の異なる要素間で電気接続がなされることを可能にする。これはまた、ヒンジが適正に展開されたことを確認するべくフィードバックが提供されることを可能にする。したがって、ヒンジが適正に展開された場合にのみ、電気接続がなされ、したがって、電力及び／又は電気信号が提供されることになる。
【００６３】
ここで、本発明の実施形態を、添付図を参照しながら単なる例として説明する。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１ａ】本発明に係るヒンジの一実施形態を示す図である。
【図１ｂ】本発明に係るヒンジの一実施形態を示す図である。
【図１ｃ】本発明に係るヒンジの一実施形態を示す図である。
【図２ａ】本発明に係るヒンジのさらなる実施形態を示す図である。
【図２ｂ】本発明に係るヒンジのさらなる実施形態を示す図である。
【図３ａ】異なる展開段階中の図２ａ及び図２ｂに示されたヒンジの実施形態を示す図である。
【図３ｂ】異なる展開段階中の図２ａ及び図２ｂに示されたヒンジの実施形態を示す図である。
【図３ｃ】異なる展開段階中の図２ａ及び図２ｂに示されたヒンジの実施形態を示す図である。
【図３ｄ】異なる展開段階中の図２ａ及び図２ｂに示されたヒンジの実施形態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００６５】
図面に示されるヒンジの実施形態は、アンテナ、ソーラーパネル、ソーラーセイルなどの展開可能な構造体の要素を、構造体を展開するのにこれらの連結される要素を協調した様態で動かすことができるように接続するのに用いられることを意図される。例えば、宇宙へ打ち上げるためのこのような展開可能な構造体は、通常、打ち上げるときに折り畳まれており、その後、意図された目的地、例えば軌道に到達するときに展開される。
【００６６】
図１ａ、図１ｂ、及び図１ｃは、本発明に係るヒンジ１の第１の実施形態を示す。ヒンジ１は、共通のマウンティング部材６を介して展開可能な構造体（図示せず）のそれぞれの要素４にそれぞれ取り付けられる２組の２つの支持部材２（支柱として形成される）を備え、ヒンジ１は、要素４の互いに対する回転を可能にするように設けられる。それらの他方の端で、支持部材２のそれぞれは、それぞれの歯車８に取り付けられる。
【００６７】
したがって、ヒンジは２組の２つの平歯車８を備え、歯車の各対は、歯車支持体１２を備え、歯車歯１０で互いにかみ合う。各歯車８の周囲の１１０度の弧をなす歯車歯１０は、ＰＥＥＫで作製され、それぞれの歯車支持体１２に３つのねじ１４で取り付けられる。歯車歯１０のためのＰＥＥＫの使用は、展開中の歯車８間のどのような滑動も最小にする一助となる歯車歯１０間の増加した摩擦をもたらす。歯車支持体１２は、アルミニウムからそれぞれの支持部材支柱２と一体成形される。
【００６８】
歯車歯１０の各組（したがって、各歯車８）は、同じ曲率半径を有し、したがって、２つのかみ合う歯車の各組は歯車比１を有する。
【００６９】
各支持体の共通のマウンティング部材６に取り付けられ、その間に延びるのは、２つのテープスプリング１６である（明瞭にするために図１ａには図示されない）。テープスプリング１６は、ベリリウム銅から作製され、マウンティング部材６の反対の側部上に互いに平行に取り付けられる。テープスプリング１６は、それぞれ歯車８が回転するように構成される平面に実質的に垂直な平面内に位置するようにマウンティング部材６に取り付けられる。テープスプリング１６は、それぞれ、（少なくとも、図１ｃに示すように長手方向に伸展された構成において）湾曲した断面を有し、それらの凹側が対向しているようにマウンティング部材６に取り付けられる。
【００７０】
ヒンジ１はまた、ヒンジ１のどちらかの側部に取り付けられ、歯車８が回転する平面に平行な平面内に位置する、２つの保持プレート１８（明瞭にするために図１ａには輪郭でのみ示される）を備える。保持プレート１８のそれぞれに一体に形成されるのは、歯車８のそれぞれの対のための２つの心棒２０である。心棒２０は、それぞれの支持部材支柱２がそれぞれの歯車支持体１２につながるポイントで保持プレート１８に垂直な方向に延び、それを中心として各歯車８が回転する軸を形成する。したがって、心棒２０は、歯車支持体１２と共に滑り軸受を形成し、歯車８の各対が互いに及びそれぞれの保持プレート１８に対して回転することを可能にし、保持プレート１８は、心棒２０間の、したがって歯車８の回転軸間の一定の距離を維持するように作用する。
【００７１】
保持プレート１８に一体に形成された心棒２０による、歯車８のそれぞれの対への保持プレート１８の取り付けは、歯車８の回転をそれらの心棒２０に垂直な平面に拘束する、したがって、この平面から外れる方向の歯車８の移動を制限するように作用する。
【００７２】
同じく保持プレート１８のそれぞれに一体に形成されるのは、保持プレート１８の縁から保持プレート１８の平面に垂直に突き出る一対の止まり部２２であり、これは、ヒンジ１が十分に伸展された構成にある、すなわち、図１ｃに示された構成にあるときに、支持部材２と係合するように構成される。したがって、止まり部２２は、ヒンジ１が図１ｃに示された角度よりも大きい角度に開くことを防ぎ、したがって、テープスプリング１６がそれらの十分に伸展された構成を行き過ぎることを防ぐ。
【００７３】
２つの保持プレート１８のそれぞれと一体に形成されるのは、保持プレート１８を同じそれぞれの平面内に固定された状態に保つ一助となる、したがって、それらの回転平面から外れる方向の歯車８の移動を制限する一助となる、ブレーシング部材２４である。ヒンジがその十分に折り畳まれた構成にあるときに（図１ｂに示すように）、ブレーシング部材２４はまた、ヒンジ１がこの位置を越えて折り畳まれることを防ぐ一助となるべく止まり部として作用する。
【００７４】
動作時に、ヒンジ１は、展開可能な構造体の２つの要素６の間に接続される、したがって、これらを連結する。展開前に、例えば宇宙機の打ち上げのために、ヒンジ１は、図１ｂに示された折り畳まれた構成へ折り畳まれる。この構成では、共通のマウンティング部材４によりそれらのそれぞれの２つの端で保持されるテープスプリング１６は、歯車８の軸に平行な方向に沿って屈曲される。テープスプリング１６は、このように屈曲されるときに或る量の蓄えられた歪みエネルギーを有する。これに対抗するために、したがって、宇宙機の打ち上げ中に、例えば展開されることが望まれる前にヒンジ１をその折り畳まれた構成に保持するために、ヒンジは、ヒンジ１（したがって、テープスプリング１６）をその折り畳まれた構成に保持するための解放機構（展開可能な構造体の要素４に取り付けられているため図示せず）を備える。
【００７５】
折り畳まれた構成において（図１ｂに示すように）、ブレーシング部材２４は、ヒンジ１が例えば解放機構の作用の下で図１ｂに示された構成よりもさらに折り戻されることを防ぐために支持部材２の縁と係合する止まり部として作用する。
【００７６】
展開可能な構造体（したがって、ヒンジ１）が展開されることが望まれるときに、例えば宇宙機がその目的地に到達するときに、解放機構は、テープスプリング１６の蓄えられた歪みエネルギーを、ヒンジ１を図１ａに示された部分的に広がった構成から図１ｃに示されたようにその十分に伸展された構成へ作動させるのに用いることができるように、ヒンジ１を解放する。
【００７７】
このテープスプリング１６が広がることは、テープスプリング１６が取り付けられている支持部材２にヒンジ１の歯車８が接続されていることにより歯車８を回転させ、したがって、ヒンジ１を図１ｂに示されたその折り畳まれた構成から図１ｃに示されたその伸展された構成へ作動させるように作用する。このように、ヒンジ１の作動が、展開可能な構造体を展開する一助となるべく展開可能な構造体の連結される要素６を互いに対して回転させる。
【００７８】
テープスプリング１６が広がっている間、歯車歯１０間の摩擦が、ヒンジ１の展開を制御する一助となる、すなわち過度に速く広げられることを防ぐ。同じく、広がっている間、保持プレート１８（及び、より少ない程度にかみ合う歯車歯１０）は、歯車８の回転を、それぞれの平行な平面内に拘束し、且つ、そうでなければ展開中のテープスプリング１６の予測不可能な運動（その一部は平面から外れる場合がある）によって引き起こされる場合がある、これらの平面から外れる方向の歯車８のどのような移動も制限するように作用する。
【００７９】
保持プレート１８の作用による、展開中のヒンジ１のこの増加した剛性は、テープスプリング１６によるヒンジ１のその伸展された構成への作動の正確さ及び予測可能性を高める。
【００８０】
図１ｃに示すように、テープスプリング１６がそれらの十分に伸展された構成に達し、ヒンジ１が十分に開かれるときに、ヒンジ１がこの位置を越えて開くことを防ぐために、保持プレート１８上の止まり部２２が支持部材支柱２と接触することになる。
【００８１】
テープスプリング１６が十分に広がり、ヒンジ１が図１ｃに示された伸展された構成へ十分に開かれると、テープスプリング１６は、テープスプリング１６の湾曲（長手伸展方向に垂直な方向の）に起因してそれらの長さに沿ってロックし、したがってヒンジ１を図１ｃに示されたその伸展された構成に保持する。このテープスプリング１６のロックはまた、保持プレート１６の作用に加えて、展開されたときのヒンジ１の面外剛性を増加させ、したがって、ヒンジ１がその一部をなす、展開可能な構造体の剛性を増加させる。
【００８２】
ここで、本発明のさらなる実施形態を、図２ａ及び図２ｂを参照しながら説明する。
【００８３】
図２ａ及び図２ｂは、本発明に係るヒンジ１０１の第２の実施形態の正面図及び背面図を示す。ヒンジ１０１のこの実施形態の全体設計は、展開可能な構造体のそれぞれの要素（図示せず）がその上に取り付けられることができる、２つのマウンティング部材１０６と、そこから展開可能な構造体の要素が取り付けられる、マウンティング部材１０６の相対する側部に取り付けられ、相対する側部の間に延びる、２つのテープスプリング１１６とを同じく備えているという点で、図１ａ、図１ｂ、及び図１ｃに示されたヒンジの実施形態と類似している。
【００８４】
しかしながら、図２ａ及び図２ｂに示されたヒンジ１０１の実施形態は、ヒンジ１０１が、テープスプリング１１６からオフセットされているそれぞれの支持部材１０２によってそれぞれのマウンティング部材１０６に取り付けられる、平歯車１０８の対（等しい曲率半径、したがって歯車比１を有する）を１つだけ備えるという点で、図１ａ、図１ｂ、及び図１ｃに示された実施形態とは異なる。各歯車１０８と、対応する支持部材１０２と、対応するマウンティング部材１０６は、３Ｄプリントされたサーモプラスチックから単一部品として一体に形成される。
【００８５】
２つの一体に形成された部品は、２組の歯車歯１１０で係合し、歯車１０８から突き出る且つ歯車１０８と一体に形成される心棒１２０上に設置する保持部材１１８によって一緒に保持される。したがって、心棒１２０は、保持部材１１８と共に滑り軸受を形成し、歯車１０８の各対が保持部材１１８に対して回転することを可能にし、保持部材１１８は、心棒１２０間の、したがって歯車１０８の回転軸間の一定の距離を維持するように作用する。
【００８６】
２つのテープスプリング１１６は、炭素繊維複合材から、マウンティング部材１０６から突き出る対応する円筒形部分１１９上にそれぞれ同軸に設置されるテープスプリング１１６の各端に形成された円筒形部分１１７と一体に形成される。
【００８７】
図１ａ、図１ｂ、及び図１ｃに示された実施形態と同様に、歯車１０８に一体に形成された心棒１２０による、歯車１０８の対への保持部材１１８の取り付けは、歯車１０８の回転をそれらの心棒１２０に垂直な平面に拘束する、したがって、この平面から外れる方向の歯車１０８の移動を制限するように作用する。
【００８８】
同じく歯車１０８の対に一体に形成されるのは、歯車１０８の縁に接するところで歯車１０８の縁から突き出る一対の止まり部１２２であり、これらは、ヒンジ１０１が十分に伸展された構成にある、すなわち図２ａ及び図２ｂに示された構成にあるときに、互いに係合するように構成される。したがって、止まり部１２２は、ヒンジ１０１が図１ｃに示された角度よりも大きい角度に開くことを防ぎ、したがって、テープスプリング１１６がそれらの十分に伸展された構成を行き過ぎることを防ぐ。
【００８９】
歯車１０８の他の側部から突き出る、止まり部１２４の第２の対も、歯車１０８の対に一体に形成される。これらの止まり部１２４は、ヒンジ１０１が例えば解放機構（図示せず）の作用の下で図３ａに示された構成よりもさらに折り戻されることを防ぐように構成される。
【００９０】
ここで、図２ａ、図２ｂ、及び図２ｃに示されたヒンジ１０１の動作を、異なる展開段階にあるヒンジ１０１を示している図３ａ、図３ｂ、図３ｃ、及び図３ｄをさらに参照して説明する。
【００９１】
ヒンジ１０１のこの実施形態の動作は、図１ａ、図１ｂ、及び図１ｃに示された実施形態の動作とよく似ている。ヒンジ１０１は、展開可能な構造体の２つの要素間に接続される。展開前に、ヒンジ１０１は、解放機構により図３ａに示された折り畳まれた構成に保持される。止まり部１２４は、ヒンジ１０１がそれ以上さらに折り戻されることを防ぐために互いに係合する。
【００９２】
展開されると、テープスプリング１１６の蓄えられた歪みエネルギーが、ヒンジ１０１を、図３ｂ、次いで図３ｃに示された部分的に広がった構成を経て、図３ｄに示すようにその十分に伸展された構成に達するまで作動させる。したがって、このテープスプリング１１６の広がりとヒンジ１０１の回転が、展開可能な構造体を展開する一助となるべく展開可能な構造体の連結される要素（図示されないが、ヒンジ１０１のマウンティング部材１０６に取り付けられることになる）を互いに対して回転させるように作用する。
【００９３】
図３ｄに示すように、テープスプリング１１６がそれらの十分に伸展された構成に達し、ヒンジ１０１が十分に開かれるときに、ヒンジ１０１がこの位置を越えて開くことを防ぐために、歯車１０８の他の側部上の止まり部１２２が接触することになる。図１ａ、図１ｂ、及び図１ｃに示されたヒンジ１と同様に、テープスプリング１１６は、それらが十分に広がり、ヒンジ１０１が図３ｄに示された伸展された構成へ十分に開かれているときに、それらの長さに沿ってロックする、したがってヒンジ１０１をこの構成に保持する。
【００９４】
また、図１ａ、図１ｂ、及び図１ｃに示されたヒンジ１と同様に、図２ａ、図２ｂ、図２ｃ、図３ａ、図３ｂ、図３ｃ、及び図３ｄに示されたヒンジ１０１における保持部材１１８と、歯車歯１１０のかみ合い、並びにテープスプリング１１６のロックが、展開中のヒンジ１０１の面外剛性を増加させ、したがって、展開されると、ヒンジ１がその一部をなす、展開可能な構造体の剛性を増加させる。
【００９５】
本発明の少なくとも好ましい実施形態において、歯車と保持部材又はプレートを設けることにより、テープスプリングも低重量の信頼できる単純な作動機構として組み込みながら、従来のヒンジに比べて増加した剛性を有する、展開可能な構造体に用いるためのヒンジが提供されることが上記から分かるであろう。これは、展開可能な構造体で用いるための、例えば宇宙で用いるための特に正確な信頼性のあるヒンジを提供する。
【図１ａ】
2019502601.tif 000003
【図１ｂ】
2019502601.tif 000004
【図１ｃ】
2019502601.tif 000005
【図２ａ】
2019502601.tif 000006
【図２ｂ】
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【図３ａ】
2019502601.tif 000008
【図３ｂ】
2019502601.tif 000009
【図３ｃ】
2019502601.tif 000010
【図３ｄ】
2019502601.tif 000011
【国際調査報告】
2019502601.tif 000012
2019502601.tif 000013